青藏铁路西宁—格尔木段铁路防护林防风效果风洞模拟试验研究

青藏铁路西宁—格尔木段受风沙灾害严重威胁,为科学评价和系统优化铁路防护林配置模式,基于野外调查,开展新疆杨、柽柳防护林防风效果风洞模拟试验研究。结果表明:林带后风速降低幅度及有效防护距离随着林带数目的增加而增长。不同配置防护林的防风效能在林带后5~15 m范围内差别显著,且林带数越多,防风效能越高,20 m后防风效能趋于一致。若防护目标与林带相距超过20 m,则选择6行1带的防护林配置;若防护目标与林带间距15~20 m,则选择8行1带的防护林配置;若防护目标与林带间距在15 m以内,则选择10行1带的防护林配置。     

塔里木河下游经济林、防护林防护效益观测分析

使用风速仪对塔里木河下游梨园和防护林带1 m高度处离观测对象不同距离风速进行实地观测,使用铁杆法测量其积沙量,并对其积沙形态进行分析对比,比较不同林分防风效益和阻沙效益的差异。结果表明:在背风面距林带1~20 H,防护林带防风效能最大,达41.11%;距迎风面1~7 H,梨园防风效能最大,为76.74%。梨园和人工防护林带的阻沙形态呈现不同的分布,梨园平均阻沙量大于林带。阻沙峰值在林缘前部,林带的阻沙范围大于梨园,阻沙峰值在林缘背部。防风效益的大小与林分平均树高、冠幅和枝下高有关。树高越高、枝下高越高,防护范围越大但防风效果降低;树木冠形越大,防风效果越好。阻沙量的大小随观测范围内防风效能的增大而增大。     

不同带距防护林网及林网中不同植被防风效能的风洞模拟

为揭示不同带距林网和林网内植被对防护林网内风速分布及防风效能的影响,选取3种带距林带、3种不同植被和裸地（对照）林网模型,对其防风效能进行了风洞模拟试验。结果表明,在同一风速下,3种带距林网最低风速基本都出现在5.5～7.5 H（树高）,3种带距林网平均防护效能排序为200 m带距林网（70.9%）>300 m带距林网（64.1%）>150 m带距林网（60.7%）;林带有效防护距离分别为150 m带距林网4 H至第2道林带,200 m带距和300 m带距林网3 H至第2道林带。3组试验风速下,300 m带距林网1 cm高度处平均防风效能排序为果树模式>小麦模式>对照;种植果树模式整个林网受到有效防护,小麦模式有效防护距离为2 H至第2道林带。随着集约化和精准农业推进,进行农田防护林网配置时,应充分考虑林网所处地理位置,绿洲内部采用300 m带距防护林,绿洲外围考虑带距较小的防护林。如对高大果树类作物进行农田防护林网配置时,可适当调整林网大小,合理配置林带结构,增加作物种植面积,减少林带用地,从而提高经济效益。     

海南东寨港海桑＋无瓣海桑红树林生态系统防风效应研究

[目的]研究海南东寨港海桑＋无瓣海桑红树林生态系统防风效应。[方法]采用自动气象站对海南东寨港海桑＋无瓣海桑典型人工红树林生态系统的防风效应进行定位观测。[结果]在5min尺度上，平均风速依次为：林后IH（H为平均树高）〈林后4H〈林前1H〈林前4H，林后风速大幅度削减，防风效果明显。旱季和雨季频率最高的风向分别是NNE、NE，林后1H对NNE、NE风的减弱程度较大，分别为34．70％、62．99％。林后1H处不同风速的减弱系数G雨季均远远大于旱季。旱季和雨季半小时平均风速进程均呈“单峰”变化，白昼半小时平均风速远远大于夜晚，白昼半小时平均风速变化急剧，夜晚变化缓慢。5rain风速尺度上，林前1H风速与林前4H风速相关性最好。林前1H处与林后1H处风速正常情况下消减幅度为65．35％～77．21％，而热带风暴期间消减幅度为33．29％～53．21％。[结论】为最合理的红树林造林结构和造林位置提供了理论支持和技术指导。     

北京市永定河沙地人工植被防风阻沙效益分析

通过对北京市永定河沙地三种人工植被 (梨园、林带、片林 )不同部位的风速、积沙量及其积沙形态特征进行观测与分析 ,比较了不同人工植被防风效益与阻沙效益的差异 .研究结果表明 ,在迎风面 1～ 1 0H范围内片林的防风效能最大 ,为 2 2 % ;在林内距迎风面 1～ 7H范围内梨园防风效能最大 ,为 6 8.8% ;在背风面 1～ 2 0H范围内林带防风效能最大 ,为 32 % .植被阻沙量大小次序为 :梨园 >片林 >林带 .在植被的作用下 ,积沙形态呈现不同的分布规律 .     

前密后疏结构林带防风效应的风洞试验

通过2种非均匀结构林带对风速效应比较，探索低覆盖度的防护林结构模式，为干旱区防风固沙林建植提供参考。在风洞内布设覆盖度25%和30%的前密后疏结构的仿真防护林带，测定在6 m/s和10 m/s风速的林带水平与垂直方向风速，分析风场变化模式。结果表明，覆盖度30%林带与25%的防风效能差异不显著（P>0.05），相同覆盖度林前与林后的风速降低率差异显著（P<0.05）。覆盖度25%的防护林带对6 m/s风速降低率>10 m/s的分别有88.32%和80.52%的观测点的风速降低；有2个较为明显的减速区，林带前2倍树高，第1个林带的第1行与第2行之间区域，即距第1行之后1~2H范围的风速降低最大。相同风速下，覆盖度25%的风速减速区较30%的面积大。覆盖度25%的林带降低风速率最大为83.38%，是覆盖度30%的风速降低率的1.11倍，25%覆盖度的前密后疏林带降低风速明显。适宜林带结构可提高低覆盖防护林效能。     

冀北坝上地区农田防护林防风固沙效应研究

以冀北坝上地区农田防护林为研究对象，通过野外观测风速和输沙量变化，对比分析乔木（杨树）、灌木（沙棘）、乔灌混交（榆树+柠条）3种不同类型防护林的防风固沙效应。结果表明，不同类型农田防护林水平方向上的防风效应差异显著，最大防风效应位置和防护范围不同；乔木防护林最大防风效应在林后2H（18 m）处，防护范围相对较大；灌木防护林最大防风效应在林后5H（12 m）处，乔灌混交防护林最大防风效应在林后3H（8 m）处，防护范围相对较小；总的来看，30、200 cm高度平均防风效应:灌木防护林（25.0%、20.8%）＞乔灌混交防护林（24.2%、20.2%）＞乔木防护林（15.9%、12.9%）；垂直方向上的防风效应整体上呈现随着高度的增加而降低，30 cm高度防风效应优于200 cm高度。不同类型农田防护林能够降低风沙流高度，起到明显的固沙效应且差异显著；近地面0~60 cm高度输沙量随垂直高度的增加呈减小趋势，大部分集中在近地面0~20 cm内；总的来看，平均输沙通量乔木防护林（0.48 g·cm^-2·min^-1）＞灌木防护林（0.36 g·cm^-2·min^-1）＞乔灌混交防护林（0.35 g·cm^-2·min^-1）；乔灌混交防护林和灌木防护林固沙效果优于乔木防护林。冀北坝上地区应综合考虑防风固沙效应和自然环境条件，积极探索与推广乔灌木混交、灌木为主的农田防护林建设。     

北方旱区农田防护林防风效应研究

【目的】揭示防护林带的疏透度(β)、宽度、高度、风向与林带夹角等因子对农田防护林防风效应的影响。【方法】利用PC-3型便携式可移动自动气象站,采用多点观测方法对干旱、半干旱土壤风蚀区的林带结构和防风效应进行调查,分析不同林带疏透度、宽度、高度以及风向与林带夹角对风速变化的影响。【结果】稀疏型结构的林带防风效应最佳,最高达34.27%,平均为32.69%;疏透型次之,为25.12%;通风型最差,为20.98%。β为0.30~0.50的林带防风效应最佳,且林冠层和林干层疏透度存在差异时防风效应较好。风向与林带夹角的正弦值与防风效应呈正相关;β为0.30~0.50时,宽度为2H~5H(H为林带平均高度)的林带防风效应相差不大,超过5H时林带的防风效应随其宽度的增加而迅速减弱;当气流进入林网区域后,风速在前4条林带呈减弱趋势,减弱幅度最大的是第1条林带,在第4条林带后风速开始恢复。【结论】林带的疏透度、宽度、高度和风向是决定单条林带防风效应的主要因子。     

基于风速流场分析的乌兰布和沙漠绿洲防护林防风效果研究

  目的  基于风速流场分析方法对比乌兰布和沙漠绿洲5种典型配置结构防护林的防风效果，通过量化不同林网内的风速流场分布特征，分析各林网内的风速统计参数，进一步优化防护林配置结构，以期为干旱区绿洲防护林建设提供理论依据和参考模板。  方法  在乌兰布和沙漠磴口绿洲防护林中，选取5种不同配置结构林带的防护林林网为研究对象（紧密型乔木林网1，疏透度为0.13；疏密型乔木林网2，疏透度为0.24；疏透型乔灌混交林网3，疏透度为0.27；通风型乔木林网4，疏透度为0.39；疏透型乔木林网5，疏透度为0.27），在林网内采集多点同步风速数据信息，结合地学和统计学分析方法，分析不同林网内的风速流场特征、风速分布统计参数和防风效能等。  结果  研究表明5种防护林林网其防风效能范围各不相同，林网1为65% ~ 95%，林网2为67% ~ 85%，林网3为46% ~ 82%，林网4为44% ~ 67%，林网5为56% ~ 72%。其中2行乔木构成的疏密型林网2防风效能在67%以上，具有较高的防风效益和节约水土资源优势；由2行乔木2行灌木混交林带构成的林网3，当防风效能为60%时，其防护面积是2行纯乔木林带（林网4）的2.47倍，具有较好的防护效益和应用推广前景。  结论  乌兰布和沙漠绿洲中由2行乔木构成的疏密型林网和“窄林带，小网格”配置的乔灌混合林网均发挥了较好的防风效果。      

硬质地HDPE沙障防风效益的风洞试验

目的研究硬质地HDPE网沙障防风效能。方法按照1:10的比例制作不同高度（1、2和3 cm）、不同边长（10、15和20 cm）、不同孔隙度（0.5和0.6）的硬质地HDPE网沙障模型，通过布设测点模拟出不同配置模式下沙障网格纵截面流场图及风速稳定后沙障网格内水平流场图，并运用地统计学的方法进行空间自相关分析。结果空间自相关分析中18种不同配置模式的沙障有16种符合高斯模型，2种符合球状模型，且所有模型R2均高于0.97，空间相关度小于25%，变程大于测点间距，表明不同沙障网格都具有强烈的空间自相关性，且测点间距合理。气流在通过沙障时可顺畅的从沙障孔隙中穿过，不会造成气流的抬升加速作用，因此障后近地表及沙障上方的风速均低于相同高度处的对照风速。硬质地HDPE沙障防风效能在本研究设置的变量梯度范围内与高度呈正相关关系，与边长和孔隙度呈负相关关系，高度和孔隙度对防风效能的影响较大。结论硬质地HDPE材料性质稳定，不会产生塑性变形，抗老化能力强，且防风效果较好，应用前景较好。